单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理
单组份聚氨酯 固化剂
单组份聚氨酯固化剂
单组份聚氨酯固化剂是一种特殊的化学物质，常用于制造聚氨酯材料。
这种固化剂在常温下可以与多异氰酸酯反应，生成聚氨酯高分子材料。
单组份聚氨酯固化剂具有多种优点，如粘附力强、耐久性好、耐磨、耐化学品等。
因此，它被广泛应用于各个领域，如木材加工、建筑、家具制造等。
使用单组份聚氨酯固化剂时，只需将其与聚氨酯树脂混合，在室温下即可快速固化，形成高分子量的聚氨酯涂层。
这种配比和涂装工艺简单易操作，生产效率高，无需特殊的干燥设备和繁琐的操作程序。
单组份聚氨酯固化剂的制备方法包括将聚酯多元醇与异氰酸酯反应生成预聚物，再与催化剂、填料等混合制成单组份聚氨酯固化剂。
在制备过程中，需要严格控制温度、压力和反应时间等参数，以确保产品质量和稳定性。
总之，单组份聚氨酯固化剂是一种重要的化学物质，具有广泛的应用前景。
通过不断改进制备工艺和应用技术，可以进一步拓展其应用领域和提高性能指标。
单组份和双组份聚氨酯胶粘剂固化机理
单组份和双组份聚氨酯胶粘剂固化机理引言：胶粘剂是一种常用的粘接材料，广泛应用于工业生产中。
聚氨酯胶粘剂是一种重要的胶粘剂，具有优异的性能和广泛的应用领域。
聚氨酯胶粘剂可以分为单组份和双组份两种类型，它们的固化机理有所不同。
本文将重点介绍单组份和双组份聚氨酯胶粘剂的固化机理。
一、单组份聚氨酯胶粘剂固化机理单组份聚氨酯胶粘剂是指在常温下可以直接使用的聚氨酯胶粘剂。
其固化机理主要是通过湿固化的方式实现的。
单组份聚氨酯胶粘剂中含有异氰酸酯基团的化合物，这些化合物在空气中与水分发生反应，产生氨和二元醇。
氨和二元醇进一步反应生成氨基团和羟基团，最终通过氨基团和羟基团之间的交联反应，形成聚氨酯的网络结构，从而实现胶粘剂的固化。
二、双组份聚氨酯胶粘剂固化机理双组份聚氨酯胶粘剂是由两个组分混合而成的，其中一个组分含有异氰酸酯基团的化合物，另一个组分则含有多元醇。
这两个组分在混合时发生反应，形成聚氨酯的网络结构，从而实现胶粘剂的固化。
双组份聚氨酯胶粘剂的固化机理主要是通过异氰酸酯基团和多元醇之间的反应实现的。
异氰酸酯基团与多元醇发生加成反应，形成尿素键和酯键。
这些键的形成导致胶粘剂分子间产生交联，形成聚合物网络结构，从而实现胶粘剂的固化。
三、单组份和双组份聚氨酯胶粘剂的比较1. 固化速度：单组份聚氨酯胶粘剂的固化速度较慢，需要较长的时间才能完全固化。
而双组份聚氨酯胶粘剂由于是在混合时固化，固化速度相对较快。
2. 粘接性能：由于双组份聚氨酯胶粘剂在固化过程中发生交联反应，形成聚合物网络结构，具有较高的粘接强度和耐久性。
而单组份聚氨酯胶粘剂的固化机理较单一，粘接性能相对较低。
3. 使用方便性：单组份聚氨酯胶粘剂可以直接使用，无需混合，使用方便。
而双组份聚氨酯胶粘剂需要在使用前将两个组分混合均匀，操作相对复杂。
4. 应用领域：由于双组份聚氨酯胶粘剂具有较高的粘接强度和耐久性，广泛应用于高要求的领域，如汽车制造、建筑等。
而单组份聚氨酯胶粘剂由于使用方便，适用于一些简单的胶粘应用。
聚氨酯胶粘剂
聚氨酯胶粘剂一.组成聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团（－NHCOO－）或异氰酸酯基（－NCO）的胶粘剂。
聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类。
多异氰酸酯分子链中含有异氰基（-NCO）和氨基甲酸酯基（-NH-COO-），故聚氨酯胶粘剂表现出高度的活性与极性。
与含有活泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。
二.发展历史1937年，德国化学家Bayer—聚氨酯工业的奠基人，与其同事发现异氰酸酯能与含活泼氢的化合物发生反应，如二异氰酸酯与二元胺反应能制成有强度的聚合物，从而奠定了聚氨酯化学基础，并首次利用异氰酸酯与多元醇化合物制得聚氨酯树脂。
第二次世界大战期间，德国拜耳公司用4，4‘，4’‘—三苯基甲烷三异氰酸酯胶接金属和合成橡胶获得成功，应用于坦克的履带上，使聚氨酯胶黏剂首次工业化。
该公司还首先以三异氰酸酯和聚酯多元醇为原料开发了商品名为Polystal的系列双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂。
为日后聚氨酯胶黏剂工业的发展奠定了基础。
美国第二次世界大战后于1953年引进德国技术，开发了以蓖麻油和聚醚多元醇为原料的聚氨酯胶黏剂。
1968年，Goodyear公司开发了无溶剂型聚氨酯结构胶黏剂“，并成功地应用于汽车用玻璃纤维增强塑料的胶接。
1978年又开发了单组分湿固化型聚氨酯胶黏剂，1984年美国市场上又出现了反应型热熔聚氨酯胶黏剂。
日本于1954年引进德国和美国聚氨酯技术，1960年生产聚氨酯原料，1966年开始生产聚氨酯胶黏剂。
1975年日本光洋公司开发成功“乙烯类聚氨酯”水性胶黏剂，于1981年投入工业化生产。
目前日本聚氨酯胶黏剂的研究与生产十分活跃，与美国、西欧一起成为聚氨酯生产、出口大国。
三.聚氨酯胶粘剂的制备与配方1.多异氰酸酯胶粘剂（单组分）1.配制：将多异氰酸酯单体与溶剂按一定比例混合均匀，即可配制成多异氰酸酯胶粘剂（单组分）。
聚氨酯的粘接机理、粘接工艺及配方设计
聚氨酯的粘接机理、粘接工艺及配方设计聚氨酯的粘接机理、粘接工艺及配方设计概述：A、金属、玻璃、陶瓷等的粘接金属、玻璃等物质表面张力很高,属于高能表面,在PU胶粘剂固化物中含有内聚能较高的氨酯键和脲键,在一定条件下能在粘接面上聚集,形成高表面张力胶粘层。
一般来说,胶粘剂中异氰酸酯或其衍生物百分含量越高,胶粘层的表面张力越大,胶越坚韧,能与金属等基材很好地匹配,粘接强度一般较高。
含一NCO基团的胶粘剂对金属的粘接机理如下:金属表面一般存在着吸附水(即使经过打磨处理的金属表面也存在微量的吸附水或金属氧化物水合物),一NCO与水反应生成的脲键与金属氧化物之间由于氢键而螯合形成酰脲—金属氧化物络合物,一NCO 基团还能与金属水合物形成共价键等。
在无一NCO场合,金属表面水合物及金属原子与氨酯键及脲键之间产生范德华力和氢键,并且以TDI、MDI为基础的聚氨酯胶粘剂含苯环,具有冗电子体系,能与金属形成配价键。
金属表面成分较为复杂,与PU胶之间形成的各种化学键或次价键(如氢键)的类型也很复杂。
玻璃、石板、陶瓷等无机材料一般由Ah09、S02、CaO和Na20等成分构成,表面也含吸附水、羟基,粘接机理大致与金属相同oB、塑料、橡胶的粘接橡胶的粘接一般选用多异氰酸酯胶粘剂或橡胶类胶粘剂改性的多异氰酸酯胶粘剂,胶粘剂中所含的有机溶剂能使橡胶表面溶胀,多异氰酸酯胶粘剂分子量较小,可渗入橡胶表层内部,与橡胶中存在的活性氢反应,形成共价键。
多异氰酸酯还会与潮气反应生成脲基或缩二脲,并且在加热固化时异氰酸酯会发生自聚,形成交联结构,与橡胶分子交联网络形成聚合物交联互穿网络(IPI),因而胶粘层具有良好的物理性能。
用普通的聚氨酯胶粘剂粘接橡胶时,由于各材料基团之间的化学及物理作用,也能产生良好的粘接。
PVC、PET、FRP等塑料表面的极性基团能与胶粘剂中的氨酯键、酯键、醚键等基团形成氢键,形成有一定粘接强度的接头。
有人认为玻纤增强塑料(FRP)中含一OH基团,其中表面的一OH与PU胶粘剂中的一NCO 反应形成化学粘接力。
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理概要
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理1.湿固化机理：湿固化型聚氨酯胶粘剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应；粘接时，它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。
因此湿固化型聚氨酯胶粘剂固化后的胶层组成是聚氨酯胶粘剂—聚脲结构。
2.软木用聚氨酯胶:将以NCO为端基的聚氨酯胶粘剂应用于软木碎屑的粘接，由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂，混合均匀，加热压制成型，制成软木板材、片材等制品，用作保温、隔音等材料，其特点是耐水、防腐蚀。
该胶粘剂是聚氨酯湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料，若对配方稍加调整，亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330)，制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料)：(1)聚氨酯浇注型橡胶的基料；(2)建筑用聚氨酯防水材料的粘料；(3)田径运动场地用聚氨酯橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料；(4)聚氨酯密封胶粘剂的粘料。
该胶粘剂还可用于聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫等的粘接，使用方便，无公害，受到用户欢迎。
3.配方3.1配方1：聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份MDI 26份TDI(80/20) 8.7份1，4-丁二醇 4.1份将上述四组分原料混合，在80℃反应3h后，降温，用10份二甲苯稀释，制得NCO含量约7.3％的预聚体。
该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。
具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。
胶膜的拉伸强度可达43.1MPa，伸长率360%，在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。
3.2配方2：聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份聚氧化丙烯二醇(4／=2000) 1000份MDI 315份氢化萜烯酚醛树脂 180份按以上配方原料制成预聚体，再加人气相法二氧化硅、滑石粉等填料以及增塑剂、叔胺和有机锡类催化剂，制成含填料的预聚体。
按HDI缩二脲1610份、r-巯丙基三甲氧基硅烷40份、二甲基硅烷427份、二甲基哌嗪1.3份制成硅烷化合物。
单组份聚氨酯结构胶__概述及解释说明
单组份聚氨酯结构胶概述及解释说明1. 引言1.1 概述单组份聚氨酯结构胶是一种常见的结构粘接材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
它通过化学反应在固化之前只需要一种成分，因此称为单组份聚氨酯结构胶。
这种胶水适用于各种材料之间的粘接，如金属、塑料、橡胶等。
其出色的耐热性、耐寒性和抗震性使其成为许多行业中不可或缺的材料。
1.2 文章结构本文将从不同角度全面介绍单组份聚氨酯结构胶。
首先，我们将对该胶水的特点进行详细阐述，包括其独特的化学成分和制备原理。
接下来，我们将探讨单组份聚氨酯结构胶在各个领域中的广泛应用，例如建筑、汽车制造和电子产品领域。
然后，我们将深入剖析该胶水的组成和性能，包括其物理和化学性质以及应力传递机制。
最后，在总结本文主要观点的基础上，我们还会对未来单组份聚氨酯结构胶的发展方向进行展望。
1.3 目的本文的目的是为读者提供关于单组份聚氨酯结构胶的全面了解和深入认识。
通过概述该胶水的特点、应用领域和制备原理，读者可以对其在不同行业中的广泛应用有一个清晰的认识。
同时，通过分析组成和性能以及应用案例，读者可以深入了解该胶水优异的物理和化学性质，并了解其在建筑、汽车制造和电子产品领域中具体应用案例。
最后，本文还旨在展望未来单组份聚氨酯结构胶的发展方向，为相关研究和实际应用提供参考依据。
2. 单组份聚氨酯结构胶介绍2.1 胶水的特点单组份聚氨酯结构胶是一种常见的粘合剂，其主要特点包括以下几个方面：首先，单组份聚氨酯结构胶具有良好的粘结性能。
它可以在不同的材料表面形成强大的粘附力，能够牢固地将不同部件黏合在一起。
其次，单组份聚氨酯结构胶具有较高的强度和耐久性。
经过固化后，该胶水可以形成坚固持久的连接，能够承受较大的拉伸、压缩和剪切力，并且能够长时间保持其粘接性能。
此外，单组份聚氨酯结构胶还具有较好的耐候性和抗老化性能。
它可以在各种恶劣环境条件下使用，并且不会由于温度、湿度或紫外线等因素而失去其粘接效果。
单组份和双组份聚氨酯胶粘剂固化机理
单组份和双组份聚氨酯胶粘剂固化机理聚氨酯是通过异氰酸酯与多元醇缩聚而成的聚合物。
聚氨酯胶粘剂是用聚异氰酸酯预聚体或聚胺与一些含醇化合物（如多元醇或聚醚醇）混合而制成。
聚氨酯胶粘剂通常采用单组份或双组份体系。
单组份聚氨酯胶粘剂是指其中仅含有单一的预聚体，并添加有催化剂和助剂，因此不需要混合反应。
胶粘剂通常是储存在密封容器中，且容器内的氧气不能进入。
当这种胶粘剂被暴露于空气中时，胶黏剂会吸收空气中的湿气，从而引起交联反应。
这种反应称为水分敏感反应。
单组份聚氨酯胶粘剂可用于粘结材料，例如混凝土、金属、木材、橡胶、塑料和其他材料。
1.水分敏感反应单组份聚氨酯胶粘剂通常含有异氰酸酯，它可以与外界的水分发生反应。
当胶粘剂暴露在潮湿的环境中时，它会吸收水分，引发水分敏感反应。
水分敏感反应可以通过下列化学反应方程式表示：R-N=C=O + H2O → R-NH-COOH其中R表示预聚体分子的残基。
2.异氰酸酯/多元醇反应单组份聚氨酯胶粘剂中含有的异氰酸酯可以与多元醇发生反应。
当胶粘剂被涂在两个不同的表面上时，异氰酸酯会和多元醇相互作用，发生交联反应，并在少量的水和催化剂存在的情况下形成聚氨酯。
这个过程是一个聚合物化学反应，它涉及到复杂的链延长、交错和交联反应。
此反应也被称为生长反应。
异氰酸酯/多元醇反应可以通过下列化学反应方程式表示：双组份聚氨酯胶粘剂是由两种预聚体（异氰酸酯和多元醇）组成的聚合物。
这两种预聚体通常分别储存在两个密封容器内。
当使用双组份聚氨酯胶粘剂时，需要将两个预聚体混合在一起，形成一个粘稠的液体混合物。
混合比例和混合方法可以根据所使用的胶粘剂的品牌和类型来确定。
异氰酸酯/多元醇反应的机理与单组份聚氨酯胶粘剂的固化机理类似，不过，在双组份聚氨酯胶粘剂中，这两种预聚体需要在使用前混合在一起。
当异氰酸酯和多元醇相混合时，它们之间发生的反应速度比单组份胶粘剂快得多，因为混合前它们处于相近的浓度范围内，且没有水分和催化剂参与到反应中来。
聚氨酯单组份胶水
聚氨酯单组份胶水是一种由己二酸、乙二醇、1，4一丁
二醇等合成的胶黏剂，可作为聚氨酯一聚氯乙烯复合革生产
的单组分胶黏剂使用。
其特点如下：
1. 使用方便：由于单组份设计，这种胶水使用时无需混合，只需直接使用即可，非常适合用于工业生产和DIY项目。
2. 粘接力强：由于聚氨酯的特性，这种胶水可以与多种
材料表面形成强力的粘接，包括金属、橡胶、玻璃、陶瓷、
塑料、木材、织物、皮革等。
3. 固化方式：单组份聚氨酯胶是利用空气中的微量水蒸
气反应而固化的，即遇空气固化，与基材表面的活性基团反
应起到粘接作用。
4. 耐低温性能优异：聚氨酯胶水最大的特点就是耐受冲
击震动和弯曲疲劳，剥离强度很高，特别是在低温条件下性
能极其优异。
5. 弹性好：聚氨酯胶水具有高弹性，能够在较大的温度
和湿度变化下保持性能稳定。
6. 耐磨性：聚氨酯胶水具有很好的耐磨性，可以长期承
受各种形式的摩擦和磨损。
7. 耐油性：聚氨酯胶水具有很好的耐油性，可以抵抗各
种油类的侵蚀。
8. 耐化学腐蚀：聚氨酯胶水可以耐受大多数酸、碱、盐
等化学物质，不易被腐蚀。
9. 固化时间：聚氨酯单组份胶水的固化时间一般较长，
需要一定的时间才能达到理想的粘接强度。
在操作使用中需要注意的是，由于聚氨酯胶水具有较高的反应性，因此在操作时应避免直接接触到皮肤和眼睛，并确保工作区域有良好的通风条件。
同时，对于某些特殊材料或应用场景，建议在使用前进行小样测试，以确保其性能符合要求。
单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂
国际贸易政策
国际贸易政策如关税、非关税壁垒等直接影响到单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂的进出口贸易，对行业国 际竞争力产生影响。
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单组分湿气固化聚 氨酯胶粘剂
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目录
• 产品概述 • 原料与配方 • 生产工艺与设备 • 性能评价与测试方法 • 应用实例与案例分析 • 市场前景与发展趋势
01
产品概述
定义与特点
定义
单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂是一种 在潮湿环境下通过与空气中的水分反 应而固化的胶粘剂。
特点
具有优异的耐候性、耐水性、耐化学 腐蚀性和耐磨性，同时固化后胶层弹 性好、粘结强度高。
航空航天领域
在航空航天领域，该胶粘剂可用于飞机和航天器的结构粘接和密封，具有轻质、高强度和 耐高低温等特性，满足航空航天器对材料性能的严格要求。
医疗器械制造
在医疗器械制造中，单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂可用于手术器械、医疗设备等部件的粘 接和密封，具有无毒、生物相容性好等特点，确保医疗器械的安全性和有效性。
生产过程中的质量控制点
搅拌时间与速度控制
配料精度控制
精确控制各原料的配比，确保产 品性能稳定。
根据产品特性和工艺要求，合理 设置搅拌时间和速度，确保物料 充分混合均匀。
真空度与脱气时间控制
严格控制真空度和脱气时间，确 保产品中的水分和气泡被充分去 除。
原料质量控制
对进厂的原料进行严格的质量检 验，确保符合生产要求。
发展历程及现状
发展历程
自20世纪60年代问世以来，单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂经 历了不断的发展和创新，从最初的低性能产品到现在的高性 能、多功能产品。
无溶剂单组分湿固化聚氨酯胶黏剂的合成
·１４·
聚氨酯工业
第 ３４ 卷
２ 结果与讨论
２������ １ 小分子二元醇对胶黏剂性能的影响 小分子扩链剂可以提高固化后聚合物交联密度
和硬段含量，增加胶黏剂的剥离强度。 本研究考察 了 Ｎ２２０ 体系和 ＺＳＮ３５０ 体系中分别加入相同物质 的量的 １，２⁃丙二醇和 ＢＤＯ 后，扩链剂对胶黏剂性能 的影响，结果见表 １。
同物质的量的 １，２⁃丙二醇和 ＢＤＯ 对胶黏剂的剥离
强度影响不大，对固化时间有影响，对胶黏剂的初始
黏度影响较大，ＢＤＯ 不利于 ＺＳＮ３５０ 体系的固化和
施胶。
通过多次实验发现，ＺＳＮ３５０ 体系的固化速率快
于 Ｎ２２０ 体系，因为聚醚三醇 ＺＳＮ３５０ 与 ＭＤＩ 反应生
表 １ 小分子二元醇对胶黏剂性能的影响
聚醚 多元醇
二醇扩 黏度 ／ 链剂 （ Ｐａ·ｓ）
固化 时间
剥离强度 ／ （ Ｎ·ｍ－１ ） 初始 最终
ＰＧ
４������ ００
５ｄ
１������ ３０ １． ８１
Ｎ２２０
ＢＤＯ
４������ ８５
５ｄ
２������ ９０ 材料破坏
ＺＳＮ３５０
ＰＧ
６������ １０ ３������ ５ ｈ １������ １６
本研究以质量分数各占 ５０％ 的 ２，４′⁃二苯基甲 烷二异氰酸酯和 ４，４′⁃二苯基甲烷二异氰酸酯的混 合物（ ＭＤＩ⁃５０） 、聚氧化丙烯二醇 Ｎ２２０、聚氧化丙烯 三醇 ＺＳＮ３５０、１，２⁃丙二醇和 １，４⁃丁二醇（ ＢＤＯ） 等为 主要原料，合成了系列无溶剂单组分湿固化聚氨酯 胶黏剂，并探讨不同聚醚多元醇、小分子二元醇及不 同配比对无溶剂单组分湿固化聚氨酯胶黏剂性能的 影响，得到了制备无溶剂单组分湿固化聚氨酯胶黏 剂的最佳配比。
聚氨酯粘合剂原理
聚氨酯粘合剂原理
聚氨酯粘合剂是一种由聚酯多元醇和异氰酸酯组成的两部分组合而成的胶黏剂。
其工作原理主要是由于聚氨酯与表面存在活性基团的物质（如木材、金属、塑料等）发生反应，形成具有很强粘合力的聚氨酯骨架结构。
聚氨酯粘合剂的原理可以分为以下几个步骤：
1. 异氰酸酯与聚酯多元醇发生缩聚反应，形成聚氨酯骨架结构。
此反应称为异氰酸酯聚合反应，反应过程中产生一些副产物如二氰尿酸等。
2. 聚氨酯骨架结构中的氨基端与具有活性基团的表面物质（如羟基、胺基等）发生反应，形成氨基-基团键，从而将粘接材
料固定在一起。
3. 聚氨酯骨架结构中的异氰酸酯端基与空气中的水分发生反应，形成异氰酸盐（含有尿素基团）。
这是聚氨酯粘合剂在固化过程中的一个重要步骤。
通过以上反应步骤，聚氨酯粘合剂能够在粘接材料表面形成牢固的连接，并具有较高的拉伸强度、耐热性和耐化学性。
此外，聚氨酯粘合剂还能够填充粘接材料之间的微小间隙，提供更好的粘接效果。
单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂
质量控制：检 测预聚体的粘 度、官能度等 指标，确保产
品质量
填料的作用：提高胶粘剂的机械性 能和耐久性
添加顺序：先加入填料，再加入增 塑剂
添加标题
添加标题
添加标题
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增塑剂的作用：降低胶粘剂的粘度， 改善其柔韧性和加工性能
混合方式：采用高速搅拌或双螺杆 挤出机进行混合
催化剂类型：常用的有叔胺、季铵盐、咪唑等 催化剂作用：加速聚氨酯预聚体的反应速度 催化剂添加量：根据需要选择合适的添加量，过多过少都会影响固化效果 催化剂选择原则：根据聚氨酯预聚体的类型和固化条件选择合适的催化剂
湿气浓度：湿 气浓度越高， 固化速度越快
温度：温度越 高，固化速度
越快
湿度：湿度越 高，固化速度
越快
催化剂：催化 剂的种类和浓 度对固化速度 和固化程度有
显著影响
优点：单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂具有优良的粘附性、耐候性和绝缘性，广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。 缺点：单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂的固化速度较慢，需要较长时间才能达到完全固化，同时其耐高温性能也较差。
电子电器：用于密封、绝缘、 导热等，提高产品性能与安全
性
新能源：用于太阳能电池板、 风力发电设备的粘接与密封，
促进清洁能源的发展
PART FIVE
合成方法：采 用预聚体法， 将多元醇和多 异氰酸酯反应
生成预聚体
制备过程：在 反应釜中进行， 控制温度和压 力，加入催化
剂和扩链剂
影响因素：原 料纯度、温度、 压力、催化剂 种类和用量等
湿气固化的原理是利用聚氨酯分子 中的活性基团与湿气中的水分反应， 形成网状结构。
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聚氨酯胶黏剂的制备、配方及其应用
水乳液型胶黏剂：
• 是聚合物胶体在水中的分散体，是一种相对稳定的体系。
• 当乳液中的水分逐步渗透到被粘物中去并挥发掉时，浓度
就会增大，表面张力的作用使胶粒凝聚而固化。
• 环境温度对乳液的凝聚影响很大，温度足够高时，乳液能
凝聚成连续的膜；温度太低或者低于最低成膜温度时，不 能形成连续的膜，此时胶膜呈白色，强度极差。 • 不同聚合物乳液的最低成膜温度不同，因此在使用此类胶 黏剂的时候，一定要使环境温度高于最低成膜温度，否则
• 当预聚体—NCO含量高时，可用低分子二元醇或
端基含 — OH 的聚酯、聚醚与固化剂并用，以改
善预聚体胶的弹性。
• 当预聚体—NCO含量低时，可以用多官能度的胺
类或醇类，以获得高度交联的聚氨酯。
2. 聚氨酯胶黏剂的粘接机理
• 对固体材料进行粘接必须满足下列条件：
• （1）接触角尽可能小，到达完全润湿；
易扩散，因此多异氰酸酯胶黏剂能渗入被
粘材料中．从而提高粘接力。
⑥ 多异氰酸酯胶黏剂粘接橡胶和金属时， 不但粘接牢固，而且能使橡胶与金属之间形 成软 - 硬过渡层，因此这种粘接内应力小， 能产生更优良的耐疲劳性能。 ⑦ 低温和超低温性能超过所有其他类型的 胶黏 剂。其粘合层可在 -196 ℃，甚至在 253℃下使用。 ⑧ 聚氨酯胶黏剂具有良好的耐磨、耐水、 耐油、耐溶剂和耐化学药品、耐臭氧以及耐 细菌等性能。
成物。是聚氨酯胶黏剂中最重要的一部分，有单组分、
双组分、溶剂型、无溶剂型等类型。
含羟基聚氨酯胶黏剂：含羟基的线型聚氨酯聚合物，
由二异氰酸酯与二官能度的聚酯或聚醚反应生成。属
双组分胶黏剂。
按组分数： 单组分聚氨酯胶黏剂 ；双组分聚氨
酯胶黏剂 （API、醇+预聚体）
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理(终审稿)
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理单组分胶粘剂配方和合成机理湿固化型胶1.湿固化机理：湿固化型胶粘剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应；粘接时，它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。
因此湿固化型胶粘剂固化后的胶层组成是胶粘剂—聚脲结构。
2.软木用胶:将以NCO为端基的胶粘剂应用于软木碎屑的粘接，由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂，混合均匀，加热压制成型，制成软木板材、片材等制品，用作保温、隔音等材料，其特点是耐水、防腐蚀。
该胶粘剂是湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料，若对配方稍加调整，亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330)，制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料)：(1)浇注型橡胶的基料；(2)建筑用防水材料的粘料；(3)田径运动场地用橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料；(4)密封胶粘剂的粘料。
该胶粘剂还可用于泡沫、聚苯乙烯泡沫等的粘接，使用方便，无公害，受到用户欢迎。
3.配方1：聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份MDI 26份TDI(80/20) 份1，4-丁二醇份将上述四组分原料混合，在80℃反应3h后，降温，用10份二甲苯稀释，制得NCO含量约％的预聚体。
该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。
具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。
胶膜的拉伸强度可达，伸长率360%，在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。
配方2：聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份聚氧化丙烯二醇(4／=2000) 1000份MDI315份氢化萜烯酚醛树脂 180份按以上配方原料制成预聚体，再加人气相法二氧化硅、滑石粉等填料以及增塑剂、叔胺和有机锡类催化剂，制成含填料的预聚体。
单组份和双组份聚氨酯胶粘剂固化机理
单组份和双组份聚氨酯胶粘剂固化机理聚氨酯胶粘剂是一种常用的工业胶粘剂，广泛应用于建筑、汽车、船舶、家具等领域。
根据组分的不同，聚氨酯胶粘剂可以分为单组份和双组份两种类型。
本文将从单组份和双组份聚氨酯胶粘剂的固化机理两个方面进行阐述。
一、单组份聚氨酯胶粘剂固化机理单组份聚氨酯胶粘剂是指在室温下可直接使用的胶粘剂，无需混合其他组分。
其固化机理主要是通过与空气中的湿气发生反应来实现的。
在单组份聚氨酯胶粘剂中，主要包含两种基本成分：聚醋酸酯和异氰酸酯。
聚醋酸酯是胶粘剂的主体，而异氰酸酯则是其固化剂。
当单组份聚氨酯胶粘剂涂敷在被粘接的表面上时，胶粘剂中的聚醋酸酯与空气中的湿气开始发生反应。
这个反应过程是一个聚合反应，即聚醋酸酯与湿气中的水分子发生缩合反应，生成酯基。
具体而言，聚醋酸酯中的羟基与湿气中的水分子反应，生成酯基和醇。
这个反应是一个开环聚合反应，使得原本液体状的聚醋酸酯逐渐固化为固体。
单组份聚氨酯胶粘剂中的异氰酸酯固化剂也发挥着重要作用。
异氰酸酯与聚醋酸酯中的羟基发生反应，形成尿素键和酯基。
尿素键起到交联作用，使得胶粘剂的固化更加牢固。
总结来说，单组份聚氨酯胶粘剂通过与空气中的湿气反应，聚醋酸酯中的羟基与湿气中的水分子发生缩合反应，生成酯基，同时聚醋酸酯中的羟基与异氰酸酯发生反应，形成尿素键和酯基。
这些反应使得胶粘剂逐渐从液体状固化为固体，实现胶粘的效果。
二、双组份聚氨酯胶粘剂固化机理双组份聚氨酯胶粘剂是指由两种组分混合而成的胶粘剂，通常分为基材和固化剂两部分。
其固化机理相对复杂，涉及到多个化学反应。
在双组份聚氨酯胶粘剂中，基材通常由聚醋酸酯和异氰酸酯组成。
而固化剂则由聚醇和异氰酸酯组成。
这两个组份在混合后，发生多个反应，最终实现胶粘的固化。
聚醋酸酯与聚醇反应，形成酯基。
这个反应是一个开环聚合反应，使得基材的粘度增加。
接着，聚醋酸酯与异氰酸酯发生反应，形成尿素键和酯基。
这个反应是一个交联反应，使得基材的固化更加牢固。
单组份聚氨酯密封胶固化机理
单组份聚氨酯密封胶固化机理
单组份聚氨酯密封胶的固化机理主要包括以下几个方面：
1. 高松本效应：聚氨酯密封胶中的异氰酸酯单体在与水分反应生成氨基醇的过程中，所释放的二氧化碳气泡被胶体物质困住，从而形成高松本效应。
这种效应能够刺激聚氨酯密封胶的固化速度，实现快速固化。
2. 异氰酸酯基团与水分反应：聚氨酯密封胶中的异氰酸酯基团与空气中的水分发生反应生成氨基醇。
这个反应是通过异氰酸酯基团的亲核取代反应进行的。
反应的速度和温度、湿度、水含量等因素有关。
3. 聚合反应：生成的氨基醇与聚丙醇或其他聚醚和多异氰酸酯反应生成聚合物。
聚氨酯密封胶的聚合反应是通过异氰酸酯基团的反应进行的。
4. 网络形成：聚合物之间通过氢键、共价键等力学键相互连接，形成三维的网络结构。
这个过程被称为硬化或固化，使得聚氨酯密封胶由液态变为固态。
以上是单组份聚氨酯密封胶的主要固化机理。
不同厂家的产品可能有不同的配方和固化机制，具体的固化机理可能会有所差异。
聚氨酯胶黏剂的制备、配方及其应用
பைடு நூலகம்
➢ 按组分数： 单组分聚氨酯胶黏剂 ；双组分聚氨
酯胶黏剂 （API、醇+预聚体）
• 总的来说，聚氨酯粘接机理可以总结为： • （1）异氰酸酯基与基材活泼氢反应形成化学键
粘接； • （2）异氰酸酯树脂与基材含氧、氮等的大极性
基团形成氢键结合； • （3）在多孔材料中形成机械粘接； • （4）在橡胶和部分塑料形成过渡层粘接。
NCO + HO
O NH C O
异氰酸酯化学键胶接机理示意图
2.1 粘接件间的作用力
• 粘接件之间的作用力主要有化学键、分子间力、 界面静电引力和机械作用力。
• 胶黏剂与被粘物之间引入化学键。例如：聚氨酯 胶黏剂粘橡胶、纤维等物质，发生化学反应而增 大粘接强度。
• 分子间力分为色散力、诱导力、取向力（以上合 称范德华力）以及氢键。高分子胶黏剂色散力较 大，可占全部分子间作用力的80%-100%，氢键力 则大于范德华力。
➢ 1994年国家正式批准成立“中国聚氨酯工业协会，下设 “聚氨酯胶黏剂委员会”，该委员会业已成为全国聚氨酯 胶黏剂技术与信息交流的中心。
1.3 聚氨酯胶黏剂的分类
➢ 按用途：通用型、食品包装用、鞋用、
木材和织物用、汽车用等聚氨酯胶黏剂等。
聚氨酯胶带
Ø 按反应组分：
ü 多异氰酸酯胶黏剂：（单体胶黏剂） ü 含异氰酸酯基聚氨酯胶黏剂：主要组成含异氰酸酯基
➢ 中国1956年研制并生产三苯基甲烷三异氰酸酯(列克纳胶)、 甲苯二异氰酸酯(TDI)、双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂。1966 年聚氨酯胶黏剂投入生产。
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单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理湿固化型聚氨酯胶1.湿固化机理：湿固化型聚氨酯胶粘剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应；粘接时，它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。
因此湿固化型聚氨酯胶粘剂固化后的胶层组成是聚氨酯胶粘剂—聚脲结构。
2.软木用聚氨酯胶:将以NCO为端基的聚氨酯胶粘剂应用于软木碎屑的粘接，由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂，混合均匀，加热压制成型，制成软木板材、片材等制品，用作保温、隔音等材料，其特点是耐水、防腐蚀。
该胶粘剂是聚氨酯湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料，若对配方稍加调整，亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330)，制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料)：(1)聚氨酯浇注型橡胶的基料；(2)建筑用聚氨酯防水材料的粘料；(3)田径运动场地用聚氨酯橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料；(4)聚氨酯xx胶粘剂的粘料。
该胶粘剂还可用于聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫等的粘接，使用方便，无公害，受到用户欢迎。
3.配方1：聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份MDI 26份8.7份1，4-xx4.1份将上述四组分原料混合，在80℃反应3h后，降温，用10份二甲苯稀释，制得NCO含量约7.3％的预聚体。
该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。
具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。
胶膜的拉伸强度可达43.1MPa，伸长率360%，在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。
配方2：聚氧化丙烯三醇(M=6000)400份聚氧化丙烯二醇(4／=2000) 1000份MDI315份氢化萜烯酚醛树脂180份按以上配方原料制成预聚体，再加人气相法二氧化硅、滑石粉等填料以及增塑剂、叔胺和有机锡类催化剂，制成含填料的预聚体。
按HDI缩二脲1610份、r-巯丙基三甲氧基硅烷40份、二甲基硅烷427份、二甲基哌嗪1.3份制成硅烷化合物。
单组分聚氨酯胶粘剂按预聚体：硅烷化合物：萜烯增粘剂=271：6：70(质量份数)混合配制。
用于玻璃-帆布、铝-铝、冷轧钢-冷轧钢的粘接。
配方3：高活性聚醚多元醇(M=5500) 2556份PAPI(平均官能团度2．1)5108份苯乙烯568份丙烯腈568份高活性聚醚多元醇与PAPI于100℃反应，制得预聚体，于此预聚体中，要3h内慢慢加人苯乙烯和丙烯腈的混合液，并每隔1h添加28份偶氮二异丁腈(ABIN)，最后再反应2h，并于120℃减压抽除未反应单体，制得产品粘度为6000Pa·s，外观为浅褐色不透明的粘稠液，NCO含量为12.9％。
称取上述预聚体100份，加入20份炭黑、2.5份惰性填料，制成湿固化接枝型单组分聚氨酯胶粘剂，其剪切强度达8MPa，而且有触变性。
而未接枝的胶粘剂，其剪切强度为5MPa，外观为自由流动的粘稠液。
配方4：聚醚多元醇(M=2800)200份辛酸xx0.4份二月桂酸二xxxx2份萜烯酚醛树脂20份烃类溶剂10份xx50份将TDI、MDI辛酸亚锡、滑石粉以及烃类溶剂混合搅拌45-65min，再加人聚醚多元醇、萜烯酚醛树脂以及二月桂酸二丁基锡，混合均匀后制得单组分湿固型聚氨酯胶粘剂。
该胶粘剂于空气中固化交联时间为4-5h，贮存期大于6个月。
4.影响湿固化型聚氨酯胶粘剂性能的因素1．制备湿固型聚氨酯胶粘剂所用的聚醚多元醇有聚氧化丙烯二醇及三醇、聚四氢呋喃二醇、共聚醚二醇及三醇等。
常用的聚酯有聚己二酸—烷基二醇及三醇等。
这些齐聚物多元醇分子量通常在500-3000之间。
聚醚多元醇型预聚体粘度小，成本低。
聚酯型聚氨酯预聚体粘度较大，但制成胶的粘合强度比聚醚型要好，有的预聚体采用聚酯和聚醚混合体系作为多元醇原料。
2．大多数单组分湿固化型胶粘剂的适用期较长，可在室温下固化，因以水为固化剂，因此要求空气的相对湿度至少在40％以上，固化时间最短需0.5-1h，长者至数十小时，如是才能达到表面不粘的程度。
因此，通常需用夹具将粘接件固定。
粘接面积不宜太大，以免胶层中间固化不完全。
有的湿固化型聚氨酯胶粘剂在施胶时，采用增湿器或水解决固化时间长的问题。
3．湿固化聚氨酯胶粘剂中异氰酸酯基(NCO)的含量对胶的性能有较大的影响。
一般，NCO含量低，预聚体分子量较高，则胶的粘度大，胶的贮存期、适用期和固化时间较短。
粘度过大时需加溶剂或增塑剂进行稀释，以使之达到合适的施胶粘度。
NCO含量高，则胶的粘度小，可制得无溶剂单组分胶粘剂，贮存期和固化时间相对较长。
湿固化聚氨酯胶粘剂中NCO含量通常在2％—10％之间。
4．胶层的涂胶量要影响固化时间。
涂胶层薄，则固化时间短。
在粘接非常干燥的材料或涂胶量多的场合，作为固化剂的水分量相对来说显得不充分，或不易渗透到胶层内部，需很长时间才能完全固化，有的甚至固化不完全。
提高固化温度，有利于水分参加反应，缩短固化时间。
当被粘材料的含水量过高、空气湿度较大、胶所含的NCO含量较高、固化温度又较高时，胶粘剂固化较快。
这种情况下易产生较多的二氧化碳，而使胶层产生泡沫，降低粘合强度。
5.潜固化型聚氨酯胶粘剂由预聚体—潜固化剂组成的湿固化型单组分聚氨酯胶粘剂，当它遇到潮气或水分时，潜固剂分解成含活性氢基团的化合物，这种化合物与NCO基团反应的活性比水高，能显著提高胶粘剂的初粘性，同时可避免胶层产生气泡。
1．嗯唑烷和环胺潜固剂为念唑烷类(oxazolidine)和环胺类(cyclicaminals)化合物。
2．酮亚胺化合物潜固剂是酮亚胺化合物。
将端羟基聚丁二烯100份和TDI34.5份制成预聚体，25℃下将预聚体与甲苯二胺丁酮亚胺20份搅拌均匀，即制成单组分胶粘剂。
将它用于软PVC薄膜的粘合，180。
剥离强度为2.1kN／m。
由酮亚胺作潜固剂制成的单组分聚氨酯胶粘剂，存在着贮存稳定性问题，因为酮亚胺也能极缓慢地直接与NCO基团反应，贮存过程中粘度慢慢增加。
也有报道指出，在组分中添加沸石吸附1，8-二胺基-对盖烷与异辛醛的缩合物(酮亚胺)，50℃密封贮存一周后，粘度没有增加，若在20℃固化，只需12h信与不加沸石的胶粘剂相比，贮存稳定性得到提高，固化时间也缩短了。
热固化型单组分聚氨酯胶粘剂在室温下稳定的单组分胶粘剂，加热后会使其内部组成发生化学反应而得以固化。
组成中的活性氢或异氰酸酯基以掩蔽形式存在，这种*热源固化的单组分聚氨酯胶粘剂稳定性好，固化后没有副产物产生，因此粘合强度特别优秀。
两相体系组成的胶粘剂1．一种体系中，羟基组分为固态，室温时对异氰酸酯为非反应性，异氰酸酯组分为端基NCO基预聚体，两种组分混匀后密封保存，使用时加热，则微小而分散均匀的多元醇颗粒熔化并与NCO基团反应，得以固化。
AccuthaneUR-1100(美国H．B．Fuller公司)是热固化单组分聚氨酯胶粘剂，物性如下：拉伸强度16.5MPa，伸长率32％，硬度(邵尔D)68-72，梁式缺口冲击强度为23.5J／m。
2．另一种单组分聚氨酯体系中，多异氰酸酯固体分散于多元醇中，多异氰酸酯组分可以是TDI二聚体的微粒，预先用胺或水进行表面失活，这种单组分聚氨酯胶粘剂可有3个月以上的室温贮存期，在70-180℃容易固化。
掩蔽活性氢组成的胶粘剂1．由4，4'-二苯胺甲烷(MDA)的氯化钠复合物与二异氰酸酯形成稳定的、混合组成的单组分聚氨酯胶粘剂，使用时加热固化。
2．N，N'-二取代-5-乙酰亚胺咪唑烷酮将羟基多元醇掩蔽起来，与多异氰酸酯组分混合配制成室温稳定的单组分聚氨酯胶粘剂，加热至140℃以上进行固化。
掩蔽异氰酸酯组成的胶粘剂利用双环脲化合物，加热成能分解成二异氰酸酯的原理，将双环脲类化合物与羟基组分混合，可制成热固化单组分聚氨酯胶粘剂。
双环脲化合物分解反应如下：1.双（四亚甲基脲）衍生物[bis(tetramethyleneurea)derivative]2.烯化二氮杂丁烷二酮（alkylene diazetidinediones）封闭型聚氨酯胶粘剂1.封闭机理把NCO端基预聚体或多异氰酸酯中的异氰酸酯基团在一定条件下用封闭剂（blocking agent）封闭起来，就成为封闭型预聚体或多异氰酸酯，实际上就是把NCO基团保护起来，使其在常温下没有反应活性，变成稳定的“基团”，当加热到一定温度发生离解，又生成活性的NCO基团，与活性氢化合物(如多元醇、水等)发生化学反应，生成聚氨酯树脂。
封闭剂也是含活性氢的化合物，不过氢原子的活性较小，一般BH中B为吸电子基，电负性小，故BH与NCO基团的反应活性也较低。
多数的封闭剂解离温度较高。
异氰酸酯基团的封闭剂种类很多，有酚、醇、仲(叔)胺、亚硫酸氢盐等。
封闭型异氰酸酯的解离温度在60-200℃之间，解离温度受不同封闭剂和异氰酸酯结构的影响，在相同封闭剂时，HDI比TDI的封闭解离温度要高10-20℃，加入叔胺类或有机锡类催化剂可降低解离温度，加速解离反应。
常用封闭剂及其解离温度见表。
2.封闭剂表常用封闭剂及其解离温度封闭剂解离温度，℃无催化剂有催化剂乙醇180-185150-155苯酚140-145105-110己内酰胺160--丙二酸二乙酯130-140--乙酰乙酸乙酯125-150125-130丙酮脘130-150--甲基乙基酮脘130-135125-130乙酰丙酮140-150--咪啜类130-140--亚硫酸氢钠603.多异氰酸酯基的封闭方法1．苯酚封闭的TMP-TDI加成物．TMP-TDI加成物用3摩尔(或略过量)的苯酚或甲酚封闭。
将苯酚溶于醋酸乙酯中，把TMP-TDI加成物的溶液按摩尔数加入，混匀(或苯酚稍过量2％-5％)。
溶液加热至100℃，保持数小时(或可加入少量叔胺以促进反应)，取样以丙酮稀释，倒人苯胺而无沉淀析出时，表示异氰酸酯已封闭完成，即可停止。
蒸除溶剂，得到固体产品，软化点120-130℃，含12％-13％有效NCO基，是封闭型聚氨酯中常用的交联剂。
2．苯酚封闭的TDI三聚异氰酸酯由3摩尔TDI与3摩尔苯酚在150℃反应，在TDI的4位上生成氨酯，再将上述氨酯在160℃加热，并加入催化剂使其三聚而成。
产品全溶于醋酸乙酯和丙酮。
苯酚封闭的TDI三聚异氰酸酯，因含稳定的三聚异氰酸酯环，比上述苯酚封闭的TMP-TDI加成物的耐热性高。
3. e-己内酰胺封闭的PAPI4.丁酮脘封闭的预聚体聚己二酸一缩二乙二醇（羟值98mg KOH/g,酸值1.4mgKOH/g）经脱水处理后，取100份加入反应器中，然后加入份、甲苯35份，于100-110℃反应5h 后，制成含NCO端基的预聚体溶液，再加入15份丁酮脘，于100℃反应5h，制得封闭型预聚体。